专利名称：一种x120级管线钢及其热轧板卷的生产方法
技术领域：
本发明涉及管线钢技术领域，特别涉及一种X12级管线钢及其热轧板卷的生产方法。
背景技术：
二十一世纪以来，管线钢呈 现蓬勃发展的趋势，特别是天然气长输管道的建设，推动了高级管线钢的应用和大口径高压输送钢管的开发。目前已经研制成功并建有试验段的高级管线钢包括XlOO级管线钢和X120级管线钢。目前，在世界范围内，试制过X120级管线钢的的厂家主要包括新日铁、欧洲钢管、JFE和宝钢，他们试制的X120级管线钢主要是宽厚板，其成分体系为低C-高Mn-Mo-Ti-B，附加Cu、Ni和Cr等合金元素。新日铁与ExxonMobil联合开发了一种X120级管线钢，该管线钢中也添加有B元素，该管线钢的性能如下屈服强度RpO. 2:2. 897MPa，抗拉强度Rm :974MPa，屈强比0. 92，延伸率A 25%, -30°C冲击功均值287J，-20°C DffTT均值84%。欧洲钢管认为，在生产X120级管线钢时，通过控制C和N的含量，能够使B元素以游离态形式存在，进而控制X120级管线钢的生产在冷却过程的淬透性，进而提高X120级管线钢的强韧性。欧洲钢管试制的X120级管线钢的性能如下屈服强度RpO. 2 96. 3MPa，抗拉强度Rm :1139MPa，屈强比0. 85，延伸率A :13. 1%，_30°C冲击功均值250J，_20°C DWTT均值为75%。欧洲钢管开发了几种X120级管线钢，其中主要添加O. 7%的Mo合金和O. 9%的Ni合金，Pcm达到O. 30以上。JFE和宝钢试制的X120级管线钢的强度不仅达标，还具有一定的富裕量，但是，对X120级管线钢热轧板卷的试制鲜有报道。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种X120级管线钢及其热轧板卷的生产方法。本发明提供的X120级管线钢的化学成分质量百分数分别为C :0. 04 O. 06% ；Si O. 15 O. 35% ；Mn :1. 8 2. 0% ；P ^0. 015% ;S :彡 O. 003% ；Cr :0. 25 O. 40% ；Ti :0. 005 O. 03% ；Nb 0. 06 O. 10% ；V :0. 005 O. 05% ；Cu :0. I O. 40% ；Ni :0. 10 O. 50% ；Mo O. 01 O. 60% ；B:0. 0008 O. 0020% ;余量为 Fe 和杂质。基于本发明提供的X120级管线钢的热轧板卷的生产方法的步骤依次包括令钢坯于加热炉加热、控制轧制、控制冷却、卷取；在所述加热炉加热过程中，加热温度为1160 1200。。。作为优选，在所述控制轧制过程中，粗轧终止温度为900 960°C。作为优选，在所述控制轧制过程中，精轧终止温度为780 840°C。作为优选，在所述卷曲过程中，卷曲温度为200 550°C。本发明提供的X120级管线钢的拉伸性能、V型缺口冲击性能、DffTT试验、金相组织、带状组织指标均能够达到API5L标准中X120级管线钢的技术要求。本发明提供的X120级管线钢的热轧板卷的生产方法填补了这项技术的空白。
图I为本发明实施例提供的X120级管线钢在光镜下的板条贝氏体组织图；图2为本发明实施例提供的X120级管线钢在电镜下的板条贝氏体组织图。
具体实施例方式为了深入了解本发明，下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。本发明提供的X120级管线钢的化学成分质量百分数分别为C :0. 04 O. 06% ；Si O. 15 O. 35% ；Mn :1. 8 2. 0% ；P ^0. 015% ;S :彡 O. 003% ；Cr :0. 25 O. 40% ；Ti :0. 005 O. 03% ；Nb 0. 06 O. 10% ；V :0. 005 O. 05% ；Cu :0. I O. 40% ；Ni :0. 10 O. 50% ；M o O. 01 O. 60% ；B:0. 0008 O. 0020% ;余量为 Fe 和杂质。本发明提供的X120级管线钢中C的质量百分数为O. 04 O. 06%,能够改善管线钢的焊接性能；Si的质量百分数为O. 15 O. 35%，能够提高钢中固溶体的强度和高温抗氧化及耐酸性，降低钢的韧性和塑性；Mn的质量百分数为I. 8 2. 0%，Mn固溶于铁素体能够提高钢的强度和淬透性，进而弥补管线钢由于C含量降低而损失的屈服强度，并且，Mn还能降低管线钢中Υ-α的相变温度，从而使晶粒得到细化并改变相变后的微观组织；P的质量百分数< O. 015%，S的质量百分数< O. 003%，Ρ和S的含量较低能够避免管线钢的偏析；Cr的质量百分数为O. 25 O. 40%, Cr具有显著的固溶强化效果，能够提高钢的机械性能和抗腐蚀性能，Cr能够显著提高管线钢的淬透性，促进碳化物的形成并在回火时析出碳化物提高管线钢的强韧性，从而有利于提高材料的高温强度；Ti的质量百分数为O. 005 O. 03%, Ti能够固N，从而改善低温冲击韧性，Ti具有显著的沉淀强化作用，从而提高钢的强度的同时组织奥氏体再结晶，同时，Ti还能提高晶粒粗话温度，从而对焊接热影响区处的硬度也有较好的作用；Nb的质量百分数为O. 06 O. 10%，具有显著的经历细化和中等沉淀强化作用，有利于提高材料的高温强度的质量百分数为O. 005 O. 05%，能产生沉淀强化作用进而提高屈服强度；Cu的质量百分数为O. I O. 40%, Ni的质量百分数为O. 10 O. 50%, Cu和Ni是奥氏体形成元素，能够提高管线钢的淬透性，主要强化机制为固溶强化，同时改善管线钢的低温冲击韧性，其中，Cu能改善钢的耐蚀性，Ni的加入则主要是改善Cu在管线钢中的热脆性并改善低温冲击韧性；Mo的质量百分数为O. 01 O. 60%, Mo是强碳氮化物形成元素，能够提高管线钢的淬透性，降低相变温度、抑制块状铁素体的形成、促进针状铁素体的转变，并能提高Nb (C、N)的沉淀强化效果；B的质量百分数为O. 0008-0. 0020%,加入微量的B可明显抑制铁素体在奥氏体晶界上的形核，使铁素体转变曲线明显右移，B还能使贝氏体转变曲线变得扁平，从而在即使低碳的情况下在一个较大的冷却范围之内也能获得贝氏体组织。但是，含B钢在冶炼时必须精确控制B的含量，因为B的上述作用是基于其在奥氏体晶界的偏聚，从而阻止等轴铁素体在晶界上优先形核。如果B以氧化物或氮化物存在于钢中，就丧失了抑制铁素体在晶界上形核的作用。基于本发明提供的X120级管线钢的热轧板卷的生产方法的步骤依次包括铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、RH炉精炼、板坯浇铸、钢坯精整、入库、检验、加热炉加热、控制轧制、控制冷却、卷取、检验入库；在所述加热炉加热过程中，加热温度为1160 1200°C ；在所述控制轧制过程中，粗轧终止温度为900 960°C ;在所述控制轧制过程中，精轧终止温度为780 840°C ;在所述卷曲过程中，卷曲温度为200 550°C。采用本发明提供的X120级管线钢的热轧板卷的生产方法生产的X120级管线钢的热轧板卷性能指标如下I)拉伸性能RpO. 2 820-1050Mpa, Rm :915_1145Mpa，A% ≥14. 3，屈强比彡 O. 99。2) V型缺ロ冲击性能试验温度-10°C，10X10X55mm，V型缺ロ试样的冲击功平均值≥80J，剪切面积
85%。3) DffTT 试验-10°C，剪切面积 SA ≥75%04)金相组织晶粒度为10级或更细。5 )带状组织≤ 3级。实施例本发明实施例提供ー种X120级管线钢的化学成分质量百分数如表I所示表I本发明实施例提供的ー种X120级管线钢的化学成分质量百分数表
牌号 C Si Mn P SAlt
0.054 0.25 1.97 0.009 0.0008 0.042------
X120 B Cr V Nb Ti其他0.0011 O 31 0.04 0.08 0.019 Mo、Cu、Ni本发明实施例提供的ー种X120级管线钢的热轧板卷的生产方法エ艺參数如表2所示表2本发明实施例提供的ー种X120级管线钢的热轧板卷生产エ艺參数表
规格/mm加热温度厂C粗轧出口温度/。C终轧温度/。C卷取温度/。C 15.31180930820300本发明实施例提供的ー种X120级管线钢的热轧板卷的力学性能检测结果如表3所示表3本发明实施例提供的ー种X120级管线钢的热轧板卷力学性能检测结果
权利要求
1.ー种X120级管线钢，其特征在于，化学成分质量百分数分别为C :0. 04 0.06% ;Si O. 15 O. 35% ；Mn :1. 8 2. 0% ；P O. 015% ；S ^0. 003% ；Cr :0. 25 O. 40% ；Ti :0. 005 O. 03% ；Nb 0. 06 O. 10% ；V :0. 005 O. 05% ；Cu :0. I O. 40% ；Ni :0. 10 O. 50% ；Mo O. 01 O. 60% ；B:0. 0008 O. 0020% ;余量为 Fe 和杂质。
2.基于权利要求I所述的X120级管线钢的热轧板卷的生产方法，步骤依次包括令钢坯于加热炉加热、控制轧制、控制冷却、卷取；其特征在于，在所述加热炉加热过程中，加热温度为1160 1200。。。
3.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，在所述控制轧制过程中，粗轧终止温度为900 9600C ο
4.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，在所述控制轧制过程中，精轧终止温度为780 840°C。
5.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，在所述卷曲过程中，卷曲温度为.200 550 0C ο
全文摘要
本发明公开了一种X120级管线钢，属于管线钢技术领域。该X120级管线钢的化学成分质量百分数分别为C0.04～0.06%；Si0.15～0.35%；Mn1.8～2.0%；P≤0.015%；S≤0.003%；Cr0.25～0.40%；Ti0.005～0.03%；Nb0.06～0.10%；V0.005～0.05%；Cu0.1～0.40%；Ni0.10～0.50%；Mo0.01～0.60%；B:0.0008～0.0020%；余量为Fe和杂质。该管线钢的拉伸性能、V型缺口冲击性能、DWTT试验、金相组织、带状组织指标均能够达到API 5L标准中X120级管线钢的技术要求。本发明还提供了该X120级管线钢热轧板卷的生产方法，该方法填补了这项技术的空白。
文档编号C22C38/58GK102851617SQ201210234330
公开日2013年1月2日 申请日期2012年7月6日 优先权日2012年7月6日
发明者吴新朗, 牛涛, 李明, 武军宽, 王伦, 李飞, 亢小敏, 杨健, 王学强 申请人:河北省首钢迁安钢铁有限责任公司, 首钢总公司